DE2146506C3 - Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und daß Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge über ein Arbeitsglied gegen eine Rückstellkraft bcvegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich und unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Druckleitung gefördert das Arbeitsglied beaufschlagt, und zur Regelung der Rückstellkraft ein Flachsitzventil dient, insbesondere mit einer Membran als bewegliches Ventilteil, bei dem die Vorspannung einer das bewegliche Ventilteii belastenden Primärfeder in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist, nach Patent 19 60 144.

Brennkraftmaschinen enthalten in ihrem Abgas u. a. Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte oder teilverbranntc Kohlenwasserstoffe, die zu einer beträchtlichen Verunreinigung der Luft führen. Um diese schädlichen Teile des Abgases weitgehend in unschädliche Verbindungen umzuwandeln, leitet man u.a. die Abgase mit Temperaturen um 600⁰C über Katalysatoren. Dabei ist es jedoch erforderlich, daß das Abgas eine Zusammensetzung aufweist, die eine praktisch vollständige Umsetzung zu unschädlichen Verbindungen ermöglicht, d. h. das Verhältnis Luft zu Brennstoff muß nahezu stöchiometrisch sein, was man bekanntlich mit einem Luftverhältnis λ nahe 1 bezeichnet

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,, die im Hauptpatent beschriebene Kraftstoffeinspritzanlage so zu verbessern, daß das zur Nachverbrennung erforderlich günstige Luftverhältnis λ nahe 1 durch zusätzliche Änderung der Rückstellkraft des Meßorgans erfolgt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Vorspannung einer der Primärfeder entgegenwirkenden Sekundärfeder in Abhängigkeit vom Luftverhältnis im Abgas der Brennkraftmaschine ist

Es wird bemerkt daß bereis vorgeschlagen worden, ist in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine die Federvorspannung des den Flüssigkeitsdruck bestimmenden Druckregelventils zu ändern (nicht veröffentlichte DE-OS 21 33434).

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart daß die Vorspannung der Sekundärfeder durch einen als Federteller dienenden Anker eines Elektromagneten änderbar ist und daß der Anker des Elektromagneten im Ruhezustand von der Sekundärfeder gegen einen ersten Anschlag und in erregtem Zustand des Elektromagneten entgegen der Wirkung der Sekundärfeder gegen einen zweiten Anschlag gepreßt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in ein Saugrohr 1, das einen konischen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten Meßorgan 3 aufweist und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohrabschnitt S mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platts 3, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohrs nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowei einen konstanten vor dem Meßorgan herrschenden Luftdruck der zwischen dem Meßorgan 3 und der Drosselklappe 6 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt

Das Meßorgan 3 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil 7. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Hebel 8, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 10 das als Steuerschieber ausgebildete bewegliche Ventilteil U des Zumeßventils 7 betätigt Die der Nase 10 abgewandte Stirnfläche 12 des Steuerschiebers 11 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft für das Meßorgan 3 dient

Die Kraftlstoffversorgurig erfolgt durch eine von einem Elektromotor 14 angetriebene Kraftstoffpumpe 15, die Kraftstoff aus einem Behälter 16 ansaugt und über eine Leitung 17 dem Zumeßventil 7 zuführt Von der Leitung 17 zweigt eine Leitung 18 ab, in die ein

Druckbegrenzungsventil 19 geschaltet ist

Aus der Leitung 17 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 22 im Gehäuse des MengenteUerventils 7. Der Kanal 22 führt zu einer Ringnut 23 des Steuerschiebers 11 und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu S Kammern 24, so daß die eine Seite einer Membran 25 durch diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 26, die durch Kanäle 27 zu je einer Kammer 28 führen, die durch die Membran 25 von der Kammer 24 getrennt ist Aus der Kammer 28 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 29 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 25 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 30 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offengehalten wird Die je aus einer Kammer 24 und 28 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 23 von den Steuer„chlitzen 26 bestehenden Oberdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefäß an dem Zumeßventil 23, 26 weitgehend konstant bleibt

Bei der Schwenkbewegung des Hebels 8 wird die Platte des Meßorgans 3 entsprechend der durchströmenden Luftmenge in den konischen Abschnitt 2 des Saugrohrs 1 bewegt, so daß der sich zwischen Pia tte und Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 3 ist Falls diese Voraussetzuing gegeben ist, besteht eine lineare Abhängigkeit der Stellbewegung des Meßorgans und der Verschiebebewegung des Steuerschiebers 11, so daß durch das Saugrohr strömenden Luftmenge stets eine proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird.

Die auf dem Steuerschieber 11 wirkende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 17 eine Leitung 33 ab, die in einem Druckraum 34 mündet, in den der Steuerschieber 11 mit seiner Stirnfläche 12 ragt Die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 34 erfolgt über eine als Dämpfung dienende Drossel 56. In der Leitung 33 ist eine Drossel 35 angeordnet, die den Versorgungskreislauf 17 des Zumeßventils 7 von dem Steuerdruckkreislauf 33, 36 des Regelorgans 37 trennt. Die hinter der Drossel 35 von der Leitung 33 abzweigende Leitung 36 führt Kraftstoff zu dem Regelorgan 37, um dann von dort über eine Rücklaufleitung 38 drucklos zum Kraftstoffbehälter 16 zu gelangen. Das Regelorgan 37 ist als Flachsitzventil ausgebildet, bei dem eine Membran 41 als bewegliches Ventilteil mit einem festen Ventilsitz 42 zusammenarbeitet Es genügt schon eine gering« Bewegung der Membran 41, um den vollen Ventilquerschnitt als Ringquerschnitt zu öffnen. Die Membran 41 ist durch eine Prirnärfeder 43 belastet, deren Vorspannung von der Stellung der Drosselklappe 6 abhängig ist Hierfür dient im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kurvenscheibe 44, die mit der Welle 45 der Drosselklappe B verdrehbar ist Die Kurvenscheibe 44 wird durch einen Stift 46 abgetastet, dessen Stellbewegung über «inen Federteller 47 auf die Primärfeder 43 übertragen wird. Auf die der Primärfeder 43 gegenüberliegenden Seite der Membran 41 wirkt eine Sekundärfeder 48, die sich an einem Anker 49 abstützt Der Anker 49 kann auf einer Hülse 50 im Innern einer Spule 51 gleiten und wird im stromlosen Zustand der Magnetspule gegen einen ersten Anschlag 52 gepreßt Im erregten Zustand der Spule 51 liegt der Anker 49 an einem zweiten Anschlag 54 an. Den magnetischen Kreis schließt ein Topf 53.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende. Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 14 angetriebene Pumpe 15 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 16 angesaugt und über die Leitung 17 dem Zumeßventil 7 zugeführt Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1,4,5 Luft an, durch die das Meßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 wird über den Hebel 8 auch der Steuerschieber 11 verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuerschlitze 26 freigibt Die direkte Verbindung zwischen dem Meßorgan 3 und dem Steuerschieber 11 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge.

Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereiches des Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der an sich konstanten Rückstellkraft des Meßorgans 3 in Abhängigkeit von Motorkenngrößen z. B. durch die die Last kennzeichnende Drosselklappenstellung erforderlich. Dies erfolgt dadurch, daß je nach Stellung der Drosselklappe 6 die Kurvenscheibe 44 den Stift 46 unterschiedlich verschiebt und damit die Vorspannung der Primärfeder 43 und den Druck der Druckflüssigkeit ändert Um die Wirksamkeit eines in der Abgasleitung angeordneten Katalysators zu gewährleisten, muß ein Luftverhältnis von λ nahe 1 eingehalten werden. Dazu ist erforderlich, dieses Luftverhältnis in der Abgasleitung ständig zu überwachen und die Kraftstoffzumessung des Zumeßventils 7 entsprechend einzuregeln. Zur Überwachung des Luftverhältnisses in der Abgasleitung kann eine nicht dargestellte Sauerstoffsonde dienen, die über eine Verstärkerschaltung den Steuerstrom für das als Zweipunktregler ausgebildete Regelorgan 37 liefert Dabei wird in erregtem Zustand des Elektromagneten 51, 53 der Anker 49 an den Anschlag 54 gezogen, wodurch sich die Vorspannung der der Primärfeder 43 entgegenwirkenden Sekundärfeder 48 vergrößert und der Druck im Steuerdruckkreislauf 33,36 und damit im Druckraum 34 sinkt, so daß mehr Kraftstoff zugemessen wird. Der Druck der Druckflüssigkeit und damit die zugemessene Kraftstoffmenge lassen sich durch diese Zweipunktregelung in verhältnismäßig engen Grenzen regeln.

Die Zweipunktregelung kann auch für die Aufschaltung einer Mehrmenge bei kalter Brennkraftmaschine eingesetzt werden, insbesondere dann, wenn die Forderung nach einem stufenlos gesteuerten Warmlauf entfällt Für diesen Anwendungsfall arbeitet das Regelorgan 37 in einem zeitlich begrenzten Betriebsbereich nicht als Regelorgan sondern als Steuerorgan.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein MeÖorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und daß Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge über ein Arbeitsglied gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegiiehe Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich und unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Druckleitung gefördert das Arbeitsglied beaufschlagt, und zur Regelung der Rückstellkraft ein Flachsitzventil dient, insbesondere mit einer Membran als bewegliches Ventilteii, bei dem die Vorspannung einer das bewegliche Ventilteil belastenden Primärfeder in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist, nach Patent 1960144, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung einer der Primärfeder (43) entgegenwirkenden Sekundärfeder (48) in Abhängigkeit vom Luftverhältnis im Abgas der Brennkraftmaschine änderbar ist

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Sekundärfeder (48) durch einen als Federteller dienenden Anker (49) eines Elektromagneten (51, 53) änderbar ist

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (49) des Elektromagneten im Ruhestand von der Sekundärfeder (48) gegen einen ersten Anschlag (52) und in erregtem Zustand des Elektromagneten entgegen der Wirkung der Sekundärfeder (48) gegen einen zweiten Anschlag (54) gepreßt wird.